JP2018040253A - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2018040253A
JP2018040253A JP2016172463A JP2016172463A JP2018040253A JP 2018040253 A JP2018040253 A JP 2018040253A JP 2016172463 A JP2016172463 A JP 2016172463A JP 2016172463 A JP2016172463 A JP 2016172463A JP 2018040253 A JP2018040253 A JP 2018040253A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion chamber
piston
cylinder
expansion portion
cylinder block
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016172463A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
和田 裕介
Yusuke Wada
裕介 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2016172463A priority Critical patent/JP2018040253A/en
Publication of JP2018040253A publication Critical patent/JP2018040253A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively inhibit occurrence of knocking by a simple structure without an increase in weight of a piston.SOLUTION: An engine 1 includes: a cylinder block 3 formed with a cylinder bore 2; a cylinder head 4 connected to one end face in a cylinder axial direction of the cylinder block 3; and a piston 20 provided so as to be reciprocable in the cylinder bore 2 and defining a combustion chamber 6 between the cylinder head 4 and the piston. A combustion chamber expansion part 50 for expanding the combustion chamber 6 to an outer side in a radial direction is formed on at least one of the cylinder block 3 and the cylinder head 4.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、内燃機関に関する。   The present disclosure relates to an internal combustion engine.

シリンダブロックに形成されたシリンダ内にピストンが往復動し、シリンダブロックの上面に配設されたシリンダヘッドとピストンとの間に燃焼室が画成された火花点火式内燃機関では、燃焼室内で圧縮された混合気が点火プラグの火花放電により点火されると火炎核が生じ、その火炎核から火炎が燃焼室内を伝わっていく。   In a spark ignition type internal combustion engine in which a piston is reciprocated in a cylinder formed in a cylinder block and a combustion chamber is defined between a cylinder head and a piston disposed on the upper surface of the cylinder block, compression is performed in the combustion chamber. When the mixed gas mixture is ignited by the spark discharge of the spark plug, a flame nucleus is generated, and the flame is transmitted through the combustion chamber from the flame nucleus.

一方、圧縮行程における圧縮や燃焼ガスの膨脹による圧縮によって混合気の温度は上昇するため、点火プラグから遠い場所にある未燃焼の混合気(エンドガス)の火炎到達前の自己着火(ノッキング)が発生する場合がある。ノッキングの発生を抑制するためには、エンドガスが自己着火する前に、できるだけ早期に火炎伝播を完了させる必要がある。現状では、自己着火を抑制するために、熱効率低下を伴う、点火時期の遅角制御等の対策が採られている。   On the other hand, since the temperature of the air-fuel mixture rises due to compression in the compression stroke or compression of the combustion gas, self-ignition (knocking) occurs before the flame of the unburned air-fuel mixture (end gas) located far from the spark plug reaches the flame. There is a case. In order to suppress the occurrence of knocking, it is necessary to complete flame propagation as soon as possible before the end gas self-ignites. Currently, in order to suppress self-ignition, measures such as retarding control of the ignition timing, which is accompanied by a decrease in thermal efficiency, are taken.

また、簡単な構造によってノッキングの発生を抑制できる内燃機関として、燃焼室が、シリンダヘッドに形成された2つの傾斜面と、傾斜面のそれぞれの下縁からピストンの頂面と平行に形成される2つのスキッシュ部とを有し、ピストン頂面の周縁部の1又は2箇所に、ピストンの周方向に円弧状に延在する細長の凹部を設けた内燃機関を本出願人は提案している。この内燃機関では、ピストンが上死点に達する時に燃焼室の周縁部から中央側に向けた流れであるスキッシュが生じることで、燃焼室内の混合気を撹拌して乱れを発生させ、火炎伝播速度を高めるように作用することでノッキングの発生が抑制される。また、火炎に暴露されるピストン表面の面積が凹部の深さ分だけ増大することで冷却性が向上することによってもノッキングの発生が抑制される。   Moreover, as an internal combustion engine that can suppress the occurrence of knocking with a simple structure, a combustion chamber is formed in parallel with the top surface of the piston from the two inclined surfaces formed in the cylinder head and the lower edges of the inclined surfaces. The present applicant has proposed an internal combustion engine that has two squish portions and is provided with an elongated recess extending in an arc shape in the circumferential direction of the piston at one or two of the peripheral portions of the piston top surface. . In this internal combustion engine, when the piston reaches the top dead center, a squish that flows from the peripheral edge of the combustion chamber toward the center side is generated. Generation | occurrence | production of knocking is suppressed by acting so that it may raise. The occurrence of knocking is also suppressed by improving the cooling performance by increasing the area of the piston surface exposed to the flame by the depth of the recess.

特開2016−89651号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-89651

しかしながら、特許文献1に記載の内燃機関は、ピストンの頂面からトップリングよりも上側のトップランドに凹部を設けた構造というよりも、むしろピストンの頂部に凹部の深さに相当する肉部を上乗せした構造に近い。そのため、ピストンの重量が増大するうえ、ピストンの重心が高くなることによってピストンの首振り運動が激しくなる。首振りが激しくなると、フリクションの増大による燃費の悪化や振動の発生が問題になる。また、ピストンの表面積が増大する一方、面積を増大させた部分が吸収した熱は、シリンダブロックに形成されるウォータージャケットから冷却水に放出されることになり、伝熱経路が長い。そのため、冷却性の向上は限定的であり、ノッキングの抑制には更なる改善の余地がある。   However, the internal combustion engine described in Patent Document 1 has a structure in which a concave portion is provided on the top land above the top ring from the top surface of the piston, rather than a structure corresponding to the depth of the concave portion on the top portion of the piston. Close to the added structure. As a result, the weight of the piston increases and the swinging motion of the piston becomes intense due to an increase in the center of gravity of the piston. When the head swings violently, deterioration of fuel consumption and vibration due to increased friction become problems. Further, while the surface area of the piston increases, the heat absorbed by the increased area is released to the cooling water from the water jacket formed in the cylinder block, and the heat transfer path is long. Therefore, the improvement in cooling performance is limited, and there is room for further improvement in the suppression of knocking.

更に、ノッキングの発生を抑制するために設けられるスキッシュが、凹部が設けられた部分ではスキッシュを発生させる機能を果たさなくなる。加えて、特許文献1に記載の内燃機関には、炭化水素等の有害排気ガス成分の低減にも改善の余地がある。即ち、通常、トップランドとシリンダとの間のリングクレビスには、圧縮行程において燃料や潤滑油が入り込む。ピストンが上死点付近にある時に点火される火炎はリングクレビスに入り込めず、リングクレビスには燃焼完了後に未燃燃料等が残る。リングクレビスに残った未燃燃料に含まれる炭化水素等の有害物質は、燃焼完了後にピストンが下降を続けることで蒸発し、既燃ガスに混ざって排ガスとして外部に排出される。特許文献1に記載の内燃機関では、トップリングがピストン頂面から凹部の深さ分だけ下方に設けられ、トップランドの位置が下方にずれるため、未燃燃料の排出を改善することはできない。   Furthermore, the squish provided for suppressing the occurrence of knocking does not perform the function of generating the squish in the portion where the recess is provided. In addition, the internal combustion engine described in Patent Document 1 has room for improvement in reducing harmful exhaust gas components such as hydrocarbons. That is, normally, fuel and lubricating oil enter the ring clevis between the top land and the cylinder during the compression stroke. The flame ignited when the piston is near the top dead center cannot enter the ring clevis, and unburned fuel or the like remains in the ring clevis after the combustion is completed. Harmful substances such as hydrocarbons contained in the unburned fuel remaining in the ring clevis evaporate as the piston continues to descend after completion of combustion, and are mixed with the burned gas and discharged outside as exhaust gas. In the internal combustion engine described in Patent Document 1, the top ring is provided below the top surface of the piston by the depth of the recess, and the position of the top land is shifted downward, so that the discharge of unburned fuel cannot be improved.

本発明は、このような背景に鑑み、ピストンの重量を増大させることなく、且つ簡単な構造によってノッキングの発生を効果的に抑制できる内燃機関を提供することを課題とする。   In view of such a background, it is an object of the present invention to provide an internal combustion engine that can effectively suppress the occurrence of knocking without increasing the weight of a piston and with a simple structure.

このような課題を解決するために、本発明のある実施形態に係る内燃機関(1)は、シリンダボア(2)が形成されたシリンダブロック(3)と、前記シリンダブロックのシリンダ軸線(A)方向の一端面に結合されるシリンダヘッド(4)と、前記シリンダボアに往復動可能に設けられ、前記シリンダヘッドとの間に燃焼室(6)を画成するピストン(20)とを備え、前記シリンダブロック及び前記シリンダヘッドの少なくとも一方に、前記ピストンが上死点にある時に前記燃焼室を径方向外側に拡張する燃焼室拡張部(50)が形成されていることを特徴とする。   In order to solve such problems, an internal combustion engine (1) according to an embodiment of the present invention includes a cylinder block (3) in which a cylinder bore (2) is formed, and a cylinder axis (A) direction of the cylinder block. A cylinder head (4) coupled to one end surface of the cylinder, and a piston (20) provided in a reciprocating manner in the cylinder bore and defining a combustion chamber (6) between the cylinder head and the cylinder head, At least one of the block and the cylinder head is formed with a combustion chamber expansion portion (50) for expanding the combustion chamber radially outward when the piston is at top dead center.

この構成によれば、シリンダブロック及びシリンダヘッドの少なくとも一方に燃焼室拡張部を形成する構成であるため、ピストン重量を増大させる必要がない。また、凹部、即ち火炎に暴露される燃焼室表面の面積増大部分が、ピストンではなく、シリンダブロック及びシリンダヘッドの少なくとも一方に形成されるため、当該部分からの伝熱経路が短い。そのため、冷却性が向上し、燃焼室周縁部での自己着火が抑制される。これらのことから、ノッキングの発生が効果的に抑制される。   According to this configuration, since the combustion chamber expansion portion is formed in at least one of the cylinder block and the cylinder head, it is not necessary to increase the piston weight. In addition, since the concave portion, that is, the area increasing portion of the surface of the combustion chamber exposed to the flame is formed not in the piston but in at least one of the cylinder block and the cylinder head, the heat transfer path from the portion is short. Therefore, cooling performance is improved and self-ignition at the peripheral edge of the combustion chamber is suppressed. For these reasons, the occurrence of knocking is effectively suppressed.

更に、燃焼初期に燃焼室内には圧力勾配が生じ、燃焼室の中央側部分から周縁部の燃焼室拡張部に向けて混合気の急速な移動が発生する。この混合気は、上死点付近にあるピストンの周縁部とシリンダヘッドの燃焼室周縁部との隙間を通過して燃焼室拡張部に流入することで燃焼室拡張部に強い乱流を発生させる。この乱流によって燃焼室拡張部周辺が冷却されることで燃焼室の周縁部での自己着火が抑制されることによってもノッキングの発生が抑制される。   Further, a pressure gradient is generated in the combustion chamber in the early stage of combustion, and the air-fuel mixture rapidly moves from the central portion of the combustion chamber toward the peripheral combustion chamber expansion portion. This air-fuel mixture passes through the gap between the peripheral edge of the piston near the top dead center and the peripheral edge of the combustion chamber of the cylinder head and flows into the expansion chamber expansion section, thereby generating a strong turbulent flow in the expansion chamber expansion section. . Occurrence of knocking is also suppressed by suppressing the self-ignition at the peripheral portion of the combustion chamber by cooling the periphery of the combustion chamber expansion portion by this turbulent flow.

本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記燃焼室拡張部が、少なくとも前記シリンダブロックの前記一端面に開口するように形成されていることを特徴とする。   Another embodiment of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the combustion chamber expansion portion is formed so as to open at least to the one end surface of the cylinder block.

この構成によれば、シリンダブロックに燃焼室拡張部を形成するための加工が容易である。   According to this structure, the process for forming a combustion chamber expansion part in a cylinder block is easy.

本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記燃焼室拡張部(50)が、前記ピストン(20)が上死点にある時に、前記シリンダブロックの前記一端面から前記ピストンのトップリング(35)に至らない深さ(D)をもって前記シリンダブロック(3)に形成されていることを特徴とする。   According to another embodiment of the present invention, in the above-described configuration, when the piston (20) is at the top dead center, the combustion chamber expansion portion (50) is arranged so that the piston top ring (from the one end surface of the cylinder block) 35) is formed in the cylinder block (3) with a depth (D) that does not reach 35).

この構成によれば、ピストンのトップランドとシリンダブロックとの間のリングクレビスに入り込んだ燃料が、燃焼室拡張部に発生した乱流によって混合気に混ざり、燃焼室の中央側部分から伝播する火炎によって燃焼する。そのため、排ガスに含まれる炭化水素等の有害物質が低減する。   According to this configuration, the fuel that has entered the ring clevis between the top land of the piston and the cylinder block is mixed with the air-fuel mixture by the turbulent flow generated in the combustion chamber expansion, and propagates from the center side portion of the combustion chamber To burn. Therefore, harmful substances such as hydrocarbons contained in the exhaust gas are reduced.

本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記燃焼室(6)は、前記ピストンが上死点に達する時にスキッシュを生じさせる隙間であるスキッシュ部(45)を有し、当該スキッシュ部は、互いに平行に延在する前記シリンダヘッド(4)の下面と前記ピストン(20)の頂面(27)とにより形成され、前記燃焼室拡張部(50)が前記スキッシュ部の径方向外側に設けられていることを特徴とする。   According to another embodiment of the present invention, in the above configuration, the combustion chamber (6) has a squish portion (45) that is a gap that causes squish when the piston reaches top dead center. The cylinder head (4) and the top surface (27) of the piston (20) extending in parallel to each other are formed, and the combustion chamber expansion portion (50) is provided radially outside the squish portion. It is characterized by being.

この構成によれば、スキッシュ部の全体がスキッシュを発生させて混合気を撹拌する機能を果たし、火炎伝播速度が高くなる。また、燃焼初期に燃焼室の中央側部分から周縁部に向けて急速に移動する混合気は、スキッシュ部を通過して燃焼室拡張部に流入することで燃焼室拡張部により強い乱流を発生させる。これにより、燃焼室拡張部の周辺部が効果的に冷却され、燃焼室周縁部での自己着火が一層抑制される。これらのことにより、ノッキングの発生が一層抑制される。   According to this configuration, the entire squish part functions to generate squish and to stir the air-fuel mixture, and the flame propagation speed is increased. In addition, the air-fuel mixture that moves rapidly from the central part of the combustion chamber toward the peripheral part at the beginning of combustion passes through the squish part and flows into the combustion chamber expansion part, generating strong turbulence in the combustion chamber expansion part. Let Thereby, the peripheral part of a combustion chamber expansion part is cooled effectively, and the self-ignition in a combustion chamber peripheral part is suppressed further. For these reasons, the occurrence of knocking is further suppressed.

本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記燃焼室拡張部(50)が、前記燃焼室(6)の少なくとも吸気側に形成されていることを特徴とする。ここで、吸気側とは、吸気ポートが形成された側を意味する。   Another embodiment of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the combustion chamber expansion portion (50) is formed at least on the intake side of the combustion chamber (6). Here, the intake side means the side on which the intake port is formed.

燃焼室の排気側(排気ポートが形成された側)は、高温になった既燃ガスの通過経路になるために吸気側に比べて高温になる。シリンダブロックやシリンダヘッドの肉部はこの熱を吸収するため、排気側に燃焼室拡張部が形成されると、内燃機関の仕様に応じて異なる熱条件によってはノッキングが発生し易くなることがある。この構成によれば、熱条件によるノッキング発生問題がない吸気側に少なくとも燃焼室拡張部が設けられるため、確実にノッキングが抑制される。   The exhaust side of the combustion chamber (the side where the exhaust port is formed) becomes a higher temperature than the intake side because it becomes a passage path for the burned gas that has become hot. Since the cylinder block and the meat part of the cylinder head absorb this heat, if the combustion chamber expansion is formed on the exhaust side, knocking may easily occur depending on the different heat conditions depending on the specifications of the internal combustion engine. . According to this configuration, since at least the combustion chamber expansion portion is provided on the intake side where there is no problem of occurrence of knocking due to thermal conditions, knocking is reliably suppressed.

本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記燃焼室拡張部(50)が、前記燃焼室(6)の吸気側のみに、或いは前記燃焼室の吸気側及び排気側の2箇所のみに形成されていることを特徴とする。   In another embodiment of the present invention, in the above-described configuration, the combustion chamber expansion portion (50) is provided only on the intake side of the combustion chamber (6), or on only two locations on the intake side and the exhaust side of the combustion chamber. It is formed.

この構成によれば、ノッキングが発生し難い燃焼室のピストンピン軸方向側に燃焼室拡張部を形成する必要がなく、燃焼室拡張部を形成するための加工量及び加工時間を削減することができる。また、燃焼室拡張部形成のために内燃機関のピストンピン軸方向(クランク軸方向)の寸法が増大することを抑制できる。   According to this configuration, it is not necessary to form the combustion chamber expansion portion on the piston pin axial direction side of the combustion chamber in which knocking is unlikely to occur, and the processing amount and processing time for forming the combustion chamber expansion portion can be reduced. it can. Moreover, it can suppress that the dimension of the piston pin axial direction (crankshaft direction) of an internal combustion engine increases for formation of a combustion chamber expansion part.

本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記燃焼室拡張部(50)が、前記シリンダボア(2)の周方向に延在し、前記ピストン(20)のピストンピン軸方向側ほど断面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする。   According to another embodiment of the present invention, in the above configuration, the combustion chamber expansion portion (50) extends in a circumferential direction of the cylinder bore (2), and a sectional area of the piston (20) toward the piston pin axial direction. Is formed to be small.

この構成によれば、ノッキングが発生し難い燃焼室のピストンピン軸方向に近い部分における燃焼室拡張部形成のための加工量を削減することができる。燃焼室拡張部形成のために内燃機関のピストンピン軸方向(クランク軸方向)の寸法が増大することを抑制できる。   According to this configuration, it is possible to reduce the amount of processing for forming the combustion chamber expansion portion in a portion near the piston pin axial direction of the combustion chamber where knocking hardly occurs. It is possible to suppress an increase in the dimension of the internal combustion engine in the piston pin axial direction (crank shaft direction) due to the formation of the combustion chamber expansion portion.

本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記燃焼室拡張部(50)が、前記シリンダボア(2)の径方向に沿う断面において、前記シリンダブロック(3)の前記一端面から他端に向けて径方向の幅が小さくなる形状を有していることを特徴とする。   According to another embodiment of the present invention, in the above-described configuration, the combustion chamber expansion portion (50) extends from the one end surface of the cylinder block (3) to the other end in a cross section along the radial direction of the cylinder bore (2). It has a shape that the width in the radial direction becomes smaller.

この構成によれば、燃焼室拡張部が矩形断面形状を有する場合に比べ、強い乱流が燃焼室拡張部に発生するため、ノッキングの発生がより効果的に抑制される。   According to this configuration, since a strong turbulent flow is generated in the combustion chamber expansion portion as compared with the case where the combustion chamber expansion portion has a rectangular cross-sectional shape, the occurrence of knocking is more effectively suppressed.

本発明の他の実施形態は、上記構成において、シリンダ軸線(A)方向視において、前記燃焼室拡張部(50)の径方向外側の輪郭が波形を有していることを特徴とする。   Another embodiment of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the radially outer contour of the combustion chamber expansion portion (50) has a waveform when viewed in the direction of the cylinder axis (A).

この構成によれば、燃焼室拡張部の混合気にはピストンの径方向に沿う流れとピストンの周方向に沿う流れが生じるだけでなく、各波形状部における旋回流も生じる。これにより、燃焼室拡張部における未燃燃料の混合や燃焼室拡張部周辺の冷却が促進され、ノッキングの発生が抑制される。   According to this configuration, not only a flow along the radial direction of the piston and a flow along the circumferential direction of the piston are generated in the air-fuel mixture in the expansion portion of the combustion chamber, but also a swirl flow in each wave shape portion is generated. Thereby, mixing of unburned fuel in the combustion chamber expansion part and cooling around the combustion chamber expansion part are promoted, and the occurrence of knocking is suppressed.

このように本発明によれば、ピストン重量を増大させることなく、且つ簡単な構造によってノッキングの発生を効果的に抑制できる内燃機関を提供することができる。   Thus, according to the present invention, it is possible to provide an internal combustion engine that can effectively suppress the occurrence of knocking with a simple structure without increasing the piston weight.

実施形態に係るエンジンの要部を示す側断面図Side sectional view which shows the principal part of the engine which concerns on embodiment 図1に示されるピストンの側断面図Side sectional view of the piston shown in FIG. 図1のIII−III線に沿って内燃機関の要部を透視して示す概略平面図FIG. 1 is a schematic plan view showing the essential part of the internal combustion engine seen through along line III-III in FIG. 図1に示されるエンジンの動作説明図Operational explanatory diagram of the engine shown in FIG. 燃焼室拡張部の変形例を示すエンジンの要部概略平面図Main part schematic plan view of the engine showing a modification of the combustion chamber expansion part 燃焼室拡張部の変形例を示すエンジンの要部側断面図Cross-sectional view of the main part of the engine showing a modification of the combustion chamber expansion part

以下、図面を参照して、本発明を4バルブのガソリン直噴エンジンに適用した実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a four-valve gasoline direct injection engine will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、実施形態に係るエンジン1の要部を示す側断面図である。図1に示されるように、エンジン1は、シリンダボア2(気筒)が形成されたシリンダブロック3と、シリンダブロック3のシリンダ軸方向の一端面である上面に結合されたシリンダヘッド4とを有している。本実施形態では、複数のシリンダボア2がシリンダブロック3に列設されている。シリンダボア2を基準として、シリンダ軸線A方向を上下方向、シリンダ列方向を左右方向として定める。シリンダブロック3には、冷却のためのウォータージャケット5がシリンダボア2を取り囲むように形成されている。   FIG. 1 is a side sectional view showing a main part of an engine 1 according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the engine 1 includes a cylinder block 3 in which a cylinder bore 2 (cylinder) is formed, and a cylinder head 4 coupled to an upper surface that is one end surface of the cylinder block 3 in the cylinder axial direction. ing. In the present embodiment, a plurality of cylinder bores 2 are arranged in a row on the cylinder block 3. With the cylinder bore 2 as a reference, the cylinder axis A direction is defined as the up-down direction and the cylinder row direction is defined as the left-right direction. A water jacket 5 for cooling is formed in the cylinder block 3 so as to surround the cylinder bore 2.

シリンダヘッド4の下端面には、シリンダボア2と連続するペントルーフ型の燃焼室6の上部を画成する2つの傾斜面4a、4bが形成されている。2つの傾斜面4a、4bはシリンダ列方向に延在しており、一方の傾斜面4aには2つの吸気ポート7が開口し、他方の傾斜面4bには2つの排気ポート8が開口している。吸気ポート7及び排気ポート8は、ポペットバルブからなる吸気バルブ及び排気バルブによりそれぞれ開閉される。燃焼室6において、上下方向及び左右方向に直交する2つの吸気ポート7が配置された側を吸気側、2つの排気ポート8が配置された側を排気側とする。2つの傾斜面4a、4bの外側には、それぞれの下縁からシリンダブロック3の上面と平行に吸気側及び排気側に延びる2つの平行面4c、4dが形成されている。   On the lower end surface of the cylinder head 4, two inclined surfaces 4 a and 4 b are formed that define an upper part of a pent roof type combustion chamber 6 that is continuous with the cylinder bore 2. The two inclined surfaces 4a and 4b extend in the cylinder row direction, two intake ports 7 are opened on one inclined surface 4a, and two exhaust ports 8 are opened on the other inclined surface 4b. Yes. The intake port 7 and the exhaust port 8 are opened and closed by an intake valve and an exhaust valve, respectively, which are poppet valves. In the combustion chamber 6, the side on which the two intake ports 7 orthogonal to the vertical direction and the left-right direction are arranged is the intake side, and the side on which the two exhaust ports 8 are arranged is the exhaust side. Two parallel surfaces 4c and 4d are formed on the outer sides of the two inclined surfaces 4a and 4b so as to extend from the respective lower edges to the intake side and the exhaust side in parallel with the upper surface of the cylinder block 3.

シリンダヘッド4の燃焼室6を画成する部分の中央部には、シリンダヘッド4の上面へと貫通する点火プラグ孔11が形成され、点火プラグ孔11には、点火プラグ12が挿入されている。点火プラグ12は、その先端に設けられた接地電極13が点火プラグ孔11から燃焼室6に突出するように配置されている。燃焼室6の吸気側部分であって、2つの吸気ポート7の間の部分には、シリンダヘッド4の側面へと貫通する噴射ノズル孔14が形成されている。噴射ノズル孔14には、燃料噴射ノズル15が挿入されている。シリンダヘッド4にも、冷却のためのウォータージャケット16が燃焼室6を覆い、排気ポート8等を取り囲むように形成されている。   A spark plug hole 11 penetrating to the upper surface of the cylinder head 4 is formed at the center of the portion defining the combustion chamber 6 of the cylinder head 4, and a spark plug 12 is inserted into the spark plug hole 11. . The spark plug 12 is arranged so that a ground electrode 13 provided at the tip thereof protrudes from the spark plug hole 11 into the combustion chamber 6. An injection nozzle hole 14 penetrating to the side surface of the cylinder head 4 is formed in the intake side portion of the combustion chamber 6 and between the two intake ports 7. A fuel injection nozzle 15 is inserted into the injection nozzle hole 14. Also in the cylinder head 4, a water jacket 16 for cooling covers the combustion chamber 6 and surrounds the exhaust port 8 and the like.

シリンダボア2内には、ピストン20が上下に往復動可能に配置されている。ピストン20は、シリンダヘッド4(傾斜面4a、4bや平行面4c、4d等)との間に燃焼室6を画成する。ピストン20は、左右対称形をなし、円板状のピストン頭頂部21(クラウン部)と、ピストン頭頂部21の周縁部の吸気側部分及び排気側部分から下方へと突設された一対のスカート部22と、各スカート部22の対応する側縁同士を互いに連結する一対のサイドウォール23とを有している。ピストン頭頂部21及び一対のスカート部22の外径は、シリンダボア2の内径よりも若干小さくされている。   A piston 20 is disposed in the cylinder bore 2 so as to be able to reciprocate up and down. Piston 20 defines combustion chamber 6 between cylinder head 4 (inclined surfaces 4a, 4b, parallel surfaces 4c, 4d, etc.). The piston 20 has a bilaterally symmetric shape, and a pair of skirts projecting downward from a disk-shaped piston head portion 21 (crown portion) and an intake side portion and an exhaust side portion of a peripheral portion of the piston head portion 21. Part 22 and a pair of sidewalls 23 that connect corresponding side edges of each skirt part 22 to each other. The outer diameters of the piston top portion 21 and the pair of skirt portions 22 are slightly smaller than the inner diameter of the cylinder bore 2.

図2は、図1に示されるピストン20の側断面図である。図1及び図2に示されるように、ピストン頭頂部21は、円板状の天板25と、天板25の周縁部から下方へと突出すると共に、周縁部に沿って延設された円筒壁26とを有している。天板25の上方を向く面を頂面27とし、ピストン頭頂部21の下方又は内方を向く面を裏面28とする。天板25及び円筒壁26の外周面には、周方向に延在する第1環状溝31、第2環状溝32及び第3環状溝33が上から順に形成されている。第3環状溝33の吸気側部分及び排気側部分のそれぞれには、第3環状溝33の底面と円筒壁26の裏面28とを連通する複数のオイル孔34が形成されている。   FIG. 2 is a side sectional view of the piston 20 shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the piston top 21 is a disc-shaped top plate 25, and a cylinder that protrudes downward from the periphery of the top plate 25 and extends along the periphery. Wall 26. A surface facing upward of the top plate 25 is referred to as a top surface 27, and a surface facing downward or inward of the piston top 21 is referred to as a back surface 28. A first annular groove 31, a second annular groove 32, and a third annular groove 33 extending in the circumferential direction are formed in order from the top on the outer peripheral surfaces of the top plate 25 and the cylindrical wall 26. A plurality of oil holes 34 communicating the bottom surface of the third annular groove 33 and the back surface 28 of the cylindrical wall 26 are formed in each of the intake side portion and the exhaust side portion of the third annular groove 33.

第1環状溝31及び第2環状溝32にはコンプレッションリングからなるトップリング35及びセカンドリング36(図1参照)が、第3環状溝33にはオイルリング37(図1)が、それぞれピストン頭頂部21の外周面から突出するように嵌め付けられる。ピストン頭頂部21の外周面におけるトップリング35の上側部分がトップランド38(図2)となり、トップランド38とシリンダブロック3(シリンダボア2を形成する内周面)との間には、隙間であるリングクレビス39(図1)が形成される。   The first annular groove 31 and the second annular groove 32 have a top ring 35 and a second ring 36 (see FIG. 1) made of a compression ring, and the third annular groove 33 has an oil ring 37 (FIG. 1), respectively. It fits so that it may protrude from the outer peripheral surface of the top part 21. The upper portion of the top ring 35 on the outer peripheral surface of the piston top 21 is a top land 38 (FIG. 2), and there is a gap between the top land 38 and the cylinder block 3 (the inner peripheral surface forming the cylinder bore 2). A ring clevis 39 (FIG. 1) is formed.

各スカート部22は、円筒壁26の吸気側部分及び排気側部分から下方へと突設されている。各スカート部22は、円筒壁26の下端に沿って周方向に延在し、その外面は円筒壁26の外周面に連続した円弧面となっている。   Each skirt portion 22 protrudes downward from the intake side portion and the exhaust side portion of the cylindrical wall 26. Each skirt portion 22 extends in the circumferential direction along the lower end of the cylindrical wall 26, and the outer surface thereof is an arc surface continuous to the outer peripheral surface of the cylindrical wall 26.

各サイドウォール23は、円筒壁26の裏面28から下方に向けて突設されている。各サイドウォール23には、互いに同軸となるピストンピンボス40が形成されている。各ピストンピンボス40には、ピストン20をピストンロッド(図示しない)に回動可能に連結するピストンピン(図示しない)が挿入される。   Each side wall 23 protrudes downward from the back surface 28 of the cylindrical wall 26. Each side wall 23 is formed with a piston pin boss 40 that is coaxial with each other. Each piston pin boss 40 is inserted with a piston pin (not shown) that rotatably connects the piston 20 to a piston rod (not shown).

ピストン20の頂面27の周縁部には、シリンダ軸線Aと直交する平面からなる環状平面部41が形成されている。環状平面部41の内側には、中央部(シリンダ軸線A側)から排気側に亘る部分において環状平面部41に対して上方へ突出する突出部42と、吸気側部分において環状平面部41に対して凹陥した凹陥部43とが形成されている。凹陥部43の左側及び右側には、吸気バルブとの干渉を避けるための吸気バルブリセス(図示しない)がそれぞれ凹設される。突出部42の左側及び右側には、排気バルブとの干渉を避けるための排気バルブリセス(図示しない)がそれぞれ凹設される。突出部42における2つの排気バルブリセス間の外周側部分には、シリンダヘッド4の排気側の傾斜面4bと平行に対向するように突出する排気側凸部44が形成されている。   An annular flat surface portion 41 made of a plane orthogonal to the cylinder axis A is formed on the peripheral edge portion of the top surface 27 of the piston 20. On the inner side of the annular flat surface portion 41, a protruding portion 42 that protrudes upward with respect to the annular flat surface portion 41 in a portion extending from the central portion (cylinder axis A side) to the exhaust side, and an annular flat surface portion 41 in the intake side portion A recessed portion 43 that is recessed is formed. An intake valve recess (not shown) for avoiding interference with the intake valve is provided in the left and right sides of the recessed portion 43, respectively. Exhaust valve recesses (not shown) for avoiding interference with the exhaust valves are respectively provided on the left and right sides of the protrusions 42. An exhaust-side convex portion 44 that protrudes in parallel with the inclined surface 4 b on the exhaust side of the cylinder head 4 is formed on the outer peripheral side portion between the two exhaust valve recesses in the protruding portion 42.

図1は、ピストン20が上死点にある状態のエンジン1を示している。この状態では、ピストン20の環状平面部41は、シリンダブロック3の上面と略一致し、シリンダヘッド4の2つの平行面4c、4dの僅かに下方に位置している。シリンダヘッド4の平行面4c、4dとピストン20の頂面27との間には、このように隙間が小さいことにより、ピストン20が上死点に達する時に、シリンダ軸線Aに直交する方向の混合気の流れであるスキッシュを生じさせるスキッシュ部45が形成される。   FIG. 1 shows the engine 1 with the piston 20 at top dead center. In this state, the annular flat surface portion 41 of the piston 20 substantially coincides with the upper surface of the cylinder block 3 and is positioned slightly below the two parallel surfaces 4 c and 4 d of the cylinder head 4. Due to the small gap between the parallel surfaces 4c and 4d of the cylinder head 4 and the top surface 27 of the piston 20, the mixing in the direction perpendicular to the cylinder axis A when the piston 20 reaches top dead center. A squish portion 45 is formed for generating a squish that is a flow of air.

図3は、図1のIII−III線に沿ってエンジン1の要部を透視して示す概略平面図である。図1〜図3に示されるように、排気側凸部44は、シリンダヘッド4の傾斜面4bと平行に延在することにより、シリンダヘッド4の排気側の平行面4dとピストン20の頂面27との間に形成されるスキッシュ部45を燃焼室6の中央部側に拡大させている。   FIG. 3 is a schematic plan view showing the essential part of the engine 1 through the line III-III in FIG. As shown in FIGS. 1 to 3, the exhaust-side convex portion 44 extends in parallel with the inclined surface 4 b of the cylinder head 4, whereby the exhaust-side parallel surface 4 d of the cylinder head 4 and the top surface of the piston 20. 27 is enlarged to the center side of the combustion chamber 6.

図1に示されるように、シリンダブロック3のシリンダボア2を画成する内周面には、シリンダボア2の上端においてシリンダボア2の周方向に延在するように凹設され、燃焼室6を径方向外側に拡張する燃焼室拡張部50が形成されている。燃焼室拡張部50は、シリンダブロック3の内周面と上面とに開口する扇形の断面形状とされている。即ち、燃焼室拡張部50は、シリンダブロック3の上端から下端に向けて、シリンダボア2の径方向における幅が小さくなる円弧状の断面形状を有する凹部によって形成されている。   As shown in FIG. 1, the inner peripheral surface defining the cylinder bore 2 of the cylinder block 3 is recessed so as to extend in the circumferential direction of the cylinder bore 2 at the upper end of the cylinder bore 2, and the combustion chamber 6 is formed in the radial direction. A combustion chamber expansion portion 50 that extends outward is formed. The combustion chamber expansion portion 50 has a fan-shaped cross-sectional shape that opens to the inner peripheral surface and the upper surface of the cylinder block 3. That is, the combustion chamber expansion portion 50 is formed by a concave portion having an arcuate cross-sectional shape in which the width in the radial direction of the cylinder bore 2 decreases from the upper end to the lower end of the cylinder block 3.

図3に示されるように、本実施形態では、燃焼室拡張部50は、シリンダボア2の吸気側と排気側との2箇所に円弧状に形成されている。燃焼室拡張部50のそれぞれは、左右方向の両端部に向けて断面積が徐々に小さくなるように、言い換えればピストン20のピストンピン軸方向側ほど断面積が小さくなるように形成されている。燃焼室拡張部50の断面は、シリンダ軸線Aを通ってシリンダ列方向に直交する図1の断面において最も大きくなっている。この断面において、燃焼室拡張部50は、シリンダブロック3の上面からの深さDが、図1に示されるピストン20が上死点にある時にピストン20のトップリング35に至らないように形成されている。   As shown in FIG. 3, in this embodiment, the combustion chamber expansion portion 50 is formed in an arc shape at two locations on the intake side and the exhaust side of the cylinder bore 2. Each of the combustion chamber expansion portions 50 is formed so that the cross-sectional area gradually decreases toward both ends in the left-right direction, in other words, the cross-sectional area decreases toward the piston pin axial direction side of the piston 20. The cross section of the combustion chamber extension 50 is the largest in the cross section of FIG. 1 that passes through the cylinder axis A and is orthogonal to the cylinder row direction. In this cross section, the combustion chamber extension 50 is formed such that the depth D from the upper surface of the cylinder block 3 does not reach the top ring 35 of the piston 20 when the piston 20 shown in FIG. ing.

図3に示されるように、燃焼室拡張部50は、吸気側及び排気側の両方において、隣接するスキッシュ部45の周方向長さよりも長く形成されており、スキッシュ部45の径方向外側にスキッシュ部45の全体を囲むような所定の角度範囲に亘って設けられている。   As shown in FIG. 3, the combustion chamber expansion portion 50 is formed longer than the circumferential length of the adjacent squish portion 45 on both the intake side and the exhaust side, and is squished outwardly in the radial direction of the squish portion 45. It is provided over a predetermined angle range that surrounds the entire portion 45.

次に、このように構成されたエンジン1の作用及び効果について説明する。   Next, the operation and effect of the engine 1 configured as described above will be described.

図4(A)は、図1と同様にピストン20が上死点にある時のエンジン1の要部側断面図であり、図4(B)は、下降行程において混合気の燃焼が完了した時のエンジン1の要部側断面図である。圧縮行程においてピストン20が上昇する際には、シリンダブロック3の内周面に付着した潤滑油や燃料噴射ノズル15から噴射された燃料等がトップリング35によって掻き揚げられてリングクレビス39(図4(B)参照)に入り込む。図4(A)に示されるように、圧縮行程を経てピストン20が上死点に達する時には、スキッシュ部45がスキッシュを発生させる。この時、燃焼室拡張部50は燃焼室6のスキッシュ部45よりも中央側の部分に比べて容積が極めて小さいため、スキッシュは燃焼室6の周縁部から中央側に向けた流れが主となり、混合気を撹拌して乱れを発生させる。   4A is a side cross-sectional view of the main part of the engine 1 when the piston 20 is at the top dead center as in FIG. 1, and FIG. 4B is a diagram illustrating the combustion of the air-fuel mixture completed in the downward stroke. It is principal part side sectional drawing of the engine 1 at the time. When the piston 20 ascends during the compression stroke, the lubricating oil adhering to the inner peripheral surface of the cylinder block 3 or the fuel injected from the fuel injection nozzle 15 is swept up by the top ring 35 and the ring clevis 39 (FIG. 4). (See (B)). As shown in FIG. 4A, when the piston 20 reaches the top dead center through the compression stroke, the squish portion 45 generates squish. At this time, since the combustion chamber expansion portion 50 has an extremely small volume compared to the portion on the center side of the squish portion 45 of the combustion chamber 6, the squish mainly flows from the peripheral portion of the combustion chamber 6 toward the center side. Stir the mixture to generate turbulence.

そのような状態で点火プラグ12により混合気が点火されると、火炎が比較的高い伝播速度で燃焼室6の中央側から周縁部に向けて広がる。火炎伝播による混合気の燃焼は、ピストン20が図4(B)に示される位置まで下降するまでに完了する。この際、燃焼初期に燃焼室6内には圧力勾配が生じ、燃焼室6の中央側部分から周縁部の燃焼室拡張部50に向けて混合気の急速な移動が発生する。この混合気は、図4(A)に示される上死点の付近にあるピストン20の周縁部に形成されたスキッシュ部45の隙間や、スキッシュ部45がない部分ではピストン20の周縁部とシリンダヘッド4との隙間を通過して燃焼室拡張部50に流入することで、燃焼室拡張部50に強い乱流を発生させる。これによって燃焼室拡張部50の周辺が冷却され、燃焼室6の周縁部における自己着火が抑制される。   When the air-fuel mixture is ignited by the spark plug 12 in such a state, the flame spreads from the center side of the combustion chamber 6 toward the peripheral portion at a relatively high propagation speed. Combustion of the air-fuel mixture by flame propagation is completed by the time the piston 20 is lowered to the position shown in FIG. At this time, a pressure gradient is generated in the combustion chamber 6 at the early stage of combustion, and the air-fuel mixture rapidly moves from the central portion of the combustion chamber 6 toward the combustion chamber expansion portion 50 at the peripheral portion. This air-fuel mixture is formed between the peripheral portion of the piston 20 and the cylinder in the gap of the squish portion 45 formed in the peripheral portion of the piston 20 near the top dead center shown in FIG. By passing through the gap with the head 4 and flowing into the combustion chamber expansion portion 50, a strong turbulent flow is generated in the combustion chamber expansion portion 50. Thereby, the periphery of the combustion chamber expansion portion 50 is cooled, and self-ignition at the peripheral portion of the combustion chamber 6 is suppressed.

このように、燃焼室6を径方向外側に拡張する燃焼室拡張部50がシリンダブロック3に形成されることにより、燃焼室6の周縁部での自己着火が抑制され、ノッキングの発生が抑制される。また、燃焼室拡張部50がピストン20ではなくシリンダブロック3に形成されるため、ピストン20のピストン頭頂部21に肉部を上乗せする必要がなく、ピストン重量を増大させる必要がない。更に、火炎に暴露される燃焼室6の表面積増大部分となる燃焼室拡張部50が、ピストン20ではなくシリンダブロック3に形成される。そのため、図1に示されるように、燃焼室拡張部50を画成する部分からウォータージャケット5までの伝熱経路が短くなって冷却性が向上することからも、燃焼室6の周縁部での自己着火が抑制される。   As described above, the combustion chamber expansion portion 50 that expands the combustion chamber 6 radially outward is formed in the cylinder block 3, so that self-ignition at the peripheral portion of the combustion chamber 6 is suppressed and occurrence of knocking is suppressed. The Moreover, since the combustion chamber expansion part 50 is formed not in the piston 20 but in the cylinder block 3, it is not necessary to add a meat part to the piston top part 21 of the piston 20, and it is not necessary to increase the piston weight. In addition, a combustion chamber expansion portion 50 that is a surface area increasing portion of the combustion chamber 6 exposed to the flame is formed in the cylinder block 3 instead of the piston 20. Therefore, as shown in FIG. 1, the heat transfer path from the portion defining the combustion chamber expansion portion 50 to the water jacket 5 is shortened and the cooling performance is improved. Self-ignition is suppressed.

また、燃焼室拡張部50がシリンダブロック3の上面に開口するように形成されているため、燃焼室拡張部50を形成するための加工が容易である。   Further, since the combustion chamber expansion portion 50 is formed so as to open on the upper surface of the cylinder block 3, processing for forming the combustion chamber expansion portion 50 is easy.

更に、燃焼室拡張部50は、ピストン20が上死点にある時に、シリンダブロック3の上面からピストン20のトップリング35に至らない深さDをもってシリンダブロック3に形成されている。そのため、ピストン20のトップランド38とシリンダブロック3との間のリングクレビス39に入り込んだ燃料が、燃焼室拡張部50に発生した乱流によって混合気に混ざり、燃焼室6の中央側部分から伝播する火炎によって燃焼する。そのため、排ガスに含まれる炭化水素等の有害物質が低減する。   Further, the combustion chamber extension 50 is formed in the cylinder block 3 with a depth D that does not reach the top ring 35 of the piston 20 from the upper surface of the cylinder block 3 when the piston 20 is at the top dead center. Therefore, the fuel that has entered the ring clevis 39 between the top land 38 of the piston 20 and the cylinder block 3 is mixed into the air-fuel mixture by the turbulent flow generated in the combustion chamber expansion portion 50 and propagates from the central side portion of the combustion chamber 6. Burns with a flame. Therefore, harmful substances such as hydrocarbons contained in the exhaust gas are reduced.

本実施形態では、燃焼室6が、ピストン20が上死点に達する時にスキッシュを生じさせる隙間であるスキッシュ部45を有し、スキッシュ部45が、互いに平行に延在するシリンダヘッド4の下面とピストン20の頂面27とにより形成され、燃焼室拡張部50がスキッシュ部45の径方向外側に設けられている。そのため、図4(A)を参照して説明したように、スキッシュ部45の全体がスキッシュを発生させて混合気を撹拌する機能を果たし、火炎伝播速度が高くなる。また、燃焼初期に燃焼室6の中央側部分から周縁部に向けて急速に移動する混合気は、スキッシュ部45を通過して燃焼室拡張部50に流入することで燃焼室拡張部50により強い乱流を発生させる。これにより、燃焼室拡張部50の周辺部が効果的に冷却され、燃焼室6の拡張部周辺での自己着火が一層抑制される。これらのことにより、ノッキングの発生が一層抑制される。   In the present embodiment, the combustion chamber 6 has a squish part 45 that is a gap that causes squish when the piston 20 reaches top dead center, and the squish part 45 has a lower surface of the cylinder head 4 that extends parallel to each other. The combustion chamber expansion part 50 is provided on the radially outer side of the squish part 45. Therefore, as described with reference to FIG. 4A, the entire squish unit 45 functions to generate squish and to stir the air-fuel mixture, thereby increasing the flame propagation speed. In addition, the air-fuel mixture that moves rapidly from the center side portion of the combustion chamber 6 toward the peripheral portion in the early stage of combustion passes through the squish portion 45 and flows into the combustion chamber expansion portion 50, thereby being stronger in the combustion chamber expansion portion 50. Generate turbulence. Thereby, the peripheral part of the combustion chamber expansion part 50 is cooled effectively, and the self-ignition around the expansion part of the combustion chamber 6 is further suppressed. For these reasons, the occurrence of knocking is further suppressed.

図3に示されるように、本実施形態では、燃焼室拡張部50が、燃焼室6の吸気側及び排気側の2箇所のみに形成されている。そのため、ノッキングが発生し難い燃焼室6のシリンダ列方向側に燃焼室拡張部50を形成する必要がなく、燃焼室拡張部50を形成するための加工量及び加工時間を削減することができる。また、燃焼室拡張部50の形成のためにエンジン1のシリンダ列方向の寸法が増大することを抑制できる。   As shown in FIG. 3, in this embodiment, the combustion chamber expansion portion 50 is formed only at two locations on the intake side and the exhaust side of the combustion chamber 6. Therefore, it is not necessary to form the combustion chamber expansion portion 50 on the cylinder row direction side of the combustion chamber 6 where knocking is unlikely to occur, and the processing amount and processing time for forming the combustion chamber expansion portion 50 can be reduced. In addition, an increase in the dimension of the engine 1 in the cylinder row direction due to the formation of the combustion chamber expansion portion 50 can be suppressed.

なお、本実施形態では、図3に示されるように、燃焼室拡張部50が燃焼室6の吸気側及び排気側の両方に形成されているが、吸気側のみに形成されてもよい。燃焼室6の排気側は、高温になった既燃ガスの通過経路になるために吸気側に比べて高温になり易いが、吸気側のみに燃焼室拡張部50が形成されると、シリンダブロック3やシリンダヘッド4の肉部(燃焼室拡張部50が形成されなかった部分)が熱を吸収する。つまり、排気側に燃焼室拡張部50が形成されると、エンジン1の仕様に応じて異なる熱条件によってはノッキングが発生し易くなることがあるが、熱条件によるノッキング発生問題がない吸気側のみに燃焼室拡張部50を設けることで、確実にノッキングを抑制できる。   In this embodiment, as shown in FIG. 3, the combustion chamber expansion portion 50 is formed on both the intake side and the exhaust side of the combustion chamber 6, but may be formed only on the intake side. The exhaust side of the combustion chamber 6 is likely to be hotter than the intake side because it becomes a passage path for the burned gas that has become hot, but if the combustion chamber expansion portion 50 is formed only on the intake side, the cylinder block 3 and the meat part of the cylinder head 4 (the part where the combustion chamber expansion part 50 is not formed) absorbs heat. In other words, when the combustion chamber expansion portion 50 is formed on the exhaust side, knocking may be likely to occur depending on different thermal conditions depending on the specifications of the engine 1, but only on the intake side where there is no problem of knocking due to thermal conditions. By providing the combustion chamber expansion portion 50 in the knocking, knocking can be reliably suppressed.

燃焼室拡張部50は、シリンダボア2の周方向に延在し、ピストン20のシリンダ列方向側ほど断面積が小さくなるように形成されている。そのため、ノッキングが発生し難い燃焼室6のピストンピン軸方向に近い部分における燃焼室拡張部50形成のための加工量を削減することができる。また、燃焼室拡張部50形成のためにエンジン1のシリンダ列方向の寸法が増大することを抑制できる。   The combustion chamber extending portion 50 extends in the circumferential direction of the cylinder bore 2 and is formed so that the cross-sectional area becomes smaller toward the cylinder row direction side of the piston 20. Therefore, it is possible to reduce the amount of processing for forming the combustion chamber expansion portion 50 in the portion of the combustion chamber 6 that is unlikely to cause knocking in the piston pin axial direction. Moreover, it can suppress that the dimension of the cylinder row direction of the engine 1 increases for formation of the combustion chamber expansion part 50. FIG.

図1に示されるように、燃焼室拡張部50は、シリンダボア2の径方向に沿う断面において、シリンダブロック3の上端から下端に向けて径方向の幅が小さくなる形状を有している。そのため、燃焼室拡張部50が矩形断面形状を有する場合(図5(A)参照)に比べ、強い乱流が燃焼室拡張部50に発生し、ノッキングの発生がより効果的に抑制される。   As shown in FIG. 1, the combustion chamber expansion portion 50 has a shape in which the radial width decreases from the upper end to the lower end of the cylinder block 3 in a cross section along the radial direction of the cylinder bore 2. Therefore, compared with the case where the combustion chamber expansion portion 50 has a rectangular cross-sectional shape (see FIG. 5A), a strong turbulent flow is generated in the combustion chamber expansion portion 50, and the occurrence of knocking is more effectively suppressed.

なお、燃焼室拡張部50の断面形状は上記のような円弧形状に限定されるものではない。図5(A)〜(C)は、それぞれ燃焼室拡張部50の変形例を示すエンジン1の要部側断面図である。例えば、図5(A)に示されるように、燃焼室拡張部50が矩形断面形状とされてもよい。或いは、図5(B)に示されるように、シリンダブロック3に断面扇形に形成だけでなく、シリンダヘッド4にも断面扇形に連続するように形成されてもよい。更に、図5(C)に示されるように、燃焼室拡張部50がシリンダブロック3には断面矩形に形成され、シリンダヘッド4には断面扇形に形成されてもよい。   Note that the cross-sectional shape of the combustion chamber expansion portion 50 is not limited to the arc shape as described above. FIGS. 5A to 5C are side cross-sectional views of the main part of the engine 1 showing modifications of the combustion chamber expansion portion 50, respectively. For example, as shown in FIG. 5A, the combustion chamber extension 50 may have a rectangular cross-sectional shape. Alternatively, as shown in FIG. 5B, the cylinder block 3 may be formed not only in a sector fan shape but also in the cylinder head 4 so as to be continuous in a sector fan shape. Further, as shown in FIG. 5C, the combustion chamber expansion portion 50 may be formed in the cylinder block 3 with a rectangular cross section, and the cylinder head 4 may be formed in a sector fan shape.

更に、図示省略するが、燃焼室拡張部50がシリンダヘッド4のみに形成されてもよい。但し、この場合には、リングクレビス39に入り込んだ燃料を、燃焼室拡張部50に発生した乱流によって混合気に混合させることが難しい。そのため、燃焼室拡張部50は、好ましくはシリンダブロック3に形成される。   Further, although not shown, the combustion chamber expansion portion 50 may be formed only on the cylinder head 4. However, in this case, it is difficult to mix the fuel that has entered the ring clevis 39 into the air-fuel mixture due to the turbulent flow generated in the combustion chamber expansion portion 50. Therefore, the combustion chamber extension 50 is preferably formed in the cylinder block 3.

図6(A)、(B)は、それぞれ燃焼室拡張部50の変形例を示す、図3に相当するエンジン1の要部概略平面図である。燃焼室拡張部50は、図6(A)に示されるように、燃焼室6の全周に環状に形成されてもよい。この場合、燃焼室拡張部50の断面形状が一定であってもよく、シリンダ列方向側ほど小さくなるように変化していてもよい。   FIGS. 6A and 6B are schematic plan views of main parts of the engine 1 corresponding to FIG. 3, each showing a modification of the combustion chamber expansion portion 50. The combustion chamber expansion portion 50 may be formed in an annular shape around the entire circumference of the combustion chamber 6 as shown in FIG. In this case, the cross-sectional shape of the combustion chamber expansion portion 50 may be constant or may be changed so as to become smaller toward the cylinder row direction side.

或いは、図6(B)に示されるように、燃焼室拡張部50の径方向外側の輪郭が波形を有していてもよい。図示の例では、燃焼室拡張部50の径方向外側の輪郭が燃焼室6の吸気側のみにおいて波形となっている。他の例では、燃焼室6の排気側のみ、或いは吸気側及び排気側の両方において波形となっていてもよい。このように燃焼室拡張部50の径方向外側の輪郭が波形とされることにより、燃焼室拡張部50の混合気にはピストン20の径方向に沿う流れとピストン20の周方向に沿う流れが生じるだけでなく、各波形状部における旋回流も生じる。これにより、燃焼室拡張部50における未燃燃料の混合や燃焼室拡張部50周辺の冷却が促進され、ノッキングの発生が抑制される。   Alternatively, as shown in FIG. 6B, the radially outer contour of the combustion chamber expansion portion 50 may have a waveform. In the illustrated example, the radially outer contour of the combustion chamber expansion portion 50 has a waveform only on the intake side of the combustion chamber 6. In another example, the waveform may be only on the exhaust side of the combustion chamber 6 or on both the intake side and the exhaust side. As described above, the contour of the radially outer side of the combustion chamber expansion portion 50 is corrugated, so that the air-fuel mixture of the combustion chamber expansion portion 50 has a flow along the radial direction of the piston 20 and a flow along the circumferential direction of the piston 20. Not only does this occur, but a swirling flow in each corrugated part also occurs. Thereby, mixing of unburned fuel in the combustion chamber expansion portion 50 and cooling around the combustion chamber expansion portion 50 are promoted, and the occurrence of knocking is suppressed.

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、エンジン1にペントルーフ型の燃焼室6が形成されているが、燃焼室6は他の形状であってもよい。この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、角度など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。例えば、ピストン20が上死点にある時にピストン20の外側に径方向外側に向けて広がるように燃焼室拡張部50が形成されることにより、燃焼室拡張部50には乱流が発生するため、スキッシュ部45は必須ではない。   Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, in the above embodiment, the pent roof type combustion chamber 6 is formed in the engine 1, but the combustion chamber 6 may have other shapes. In addition, the specific configuration, arrangement, quantity, angle, and the like of each member and part can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. On the other hand, not all the constituent elements shown in the above embodiment are necessarily essential, and can be appropriately selected. For example, when the combustion chamber expansion portion 50 is formed so as to spread outward in the radial direction outside the piston 20 when the piston 20 is at the top dead center, a turbulent flow is generated in the combustion chamber expansion portion 50. The squish part 45 is not essential.

1 エンジン
2 シリンダボア
3 シリンダブロック
4 シリンダヘッド
6 燃焼室
20 ピストン
27 頂面
35 トップリング
45 スキッシュ部
50 燃焼室拡張部
A シリンダ軸線
D 燃焼室拡張部50の深さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Cylinder bore 3 Cylinder block 4 Cylinder head 6 Combustion chamber 20 Piston 27 Top surface 35 Top ring 45 Squish part 50 Combustion chamber expansion part A Cylinder axis D Depth of the combustion chamber expansion part 50

Claims (9)

シリンダボアが形成されたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックのシリンダ軸線方向の一端面に結合されるシリンダヘッドと、
前記シリンダボアに往復動可能に設けられ、前記シリンダヘッドとの間に燃焼室を画成するピストンとを備え、
前記シリンダブロック及び前記シリンダヘッドの少なくとも一方に、前記ピストンが上死点にある時に前記燃焼室を径方向外側に拡張する燃焼室拡張部が形成されていることを特徴とする内燃機関。
A cylinder block formed with a cylinder bore;
A cylinder head coupled to one end surface of the cylinder block in the cylinder axial direction;
A piston that is reciprocally provided in the cylinder bore and that defines a combustion chamber between the cylinder head and the cylinder bore;
An internal combustion engine characterized in that at least one of the cylinder block and the cylinder head is formed with a combustion chamber expansion portion that expands the combustion chamber radially outward when the piston is at top dead center.
前記燃焼室拡張部が、少なくとも前記シリンダブロックの前記一端面に開口するように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。   The internal combustion engine according to claim 1, wherein the combustion chamber expansion portion is formed so as to open at least at the one end surface of the cylinder block. 前記燃焼室拡張部が、前記ピストンが上死点にある時に、前記シリンダブロックの前記一端面から前記ピストンのトップリングに至らない深さをもって前記シリンダブロックに形成されていることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関。   The combustion chamber extending portion is formed in the cylinder block with a depth that does not reach the top ring of the piston from the one end surface of the cylinder block when the piston is at top dead center. Item 3. The internal combustion engine according to Item 2. 前記燃焼室は、前記ピストンが上死点に達する時にスキッシュを生じさせる隙間であるスキッシュ部を有し、当該スキッシュ部は、互いに平行に延在する前記シリンダヘッドの下面と前記ピストンの頂面とにより形成され、
前記燃焼室拡張部が前記スキッシュ部の径方向外側に設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の内燃機関。
The combustion chamber has a squish portion that is a gap that causes squish when the piston reaches top dead center, and the squish portion includes a lower surface of the cylinder head and a top surface of the piston that extend in parallel to each other. Formed by
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the combustion chamber expansion portion is provided on a radially outer side of the squish portion.
前記燃焼室拡張部が、前記燃焼室の少なくとも吸気側に形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の内燃機関。   The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the combustion chamber expansion portion is formed at least on an intake side of the combustion chamber. 前記燃焼室拡張部が、前記燃焼室の吸気側のみに、或いは前記燃焼室の吸気側及び排気側の2箇所のみに形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の内燃機関。   6. The combustion chamber expansion portion according to claim 1, wherein the combustion chamber expansion portion is formed only on the intake side of the combustion chamber or only at two locations on the intake side and exhaust side of the combustion chamber. The internal combustion engine described in 1. 前記燃焼室拡張部が、前記シリンダボアの周方向に延在し、前記ピストンのピストンピン軸方向側ほど断面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の内燃機関。   The combustion chamber extending portion extends in a circumferential direction of the cylinder bore, and is formed so that a cross-sectional area becomes smaller toward a piston pin axial direction side of the piston. An internal combustion engine according to any one of the above. 前記燃焼室拡張部が、前記シリンダボアの径方向に沿う断面において、前記シリンダブロックの前記一端面から他端に向けて径方向の幅が小さくなる形状を有していることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の内燃機関。   The combustion chamber extending portion has a shape in which a radial width decreases from the one end surface to the other end of the cylinder block in a cross section along the radial direction of the cylinder bore. The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7. シリンダ軸線方向視において、前記燃焼室拡張部の径方向外側の輪郭が波形を有していることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の内燃機関。   The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8, wherein a contour of a radially outer side of the combustion chamber expansion portion has a waveform in a cylinder axial direction view.
JP2016172463A 2016-09-05 2016-09-05 Internal combustion engine Pending JP2018040253A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016172463A JP2018040253A (en) 2016-09-05 2016-09-05 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016172463A JP2018040253A (en) 2016-09-05 2016-09-05 Internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018040253A true JP2018040253A (en) 2018-03-15

Family

ID=61625418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016172463A Pending JP2018040253A (en) 2016-09-05 2016-09-05 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018040253A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1764491B1 (en) Combustion chamber structure for spark-ignition engine
US4207843A (en) Compression ignition direct injection internal combustion engine
CN102959222B (en) For the piston of spark ignition engine
WO2016160342A1 (en) Asymmetrically-shaped combustion chamber for opposed-piston engines
JPS591329B2 (en) internal combustion engine
CA2967005C (en) Combustion chamber geometry
JP6320509B2 (en) Piston crown bowl defining combustion chamber structure of opposed piston engine
JP2006183512A (en) Combustion chamber structure for internal combustion engine
JP6006276B2 (en) Internal combustion engine
EP3030768B1 (en) A swirl-conserving combustion chamber construction for opposed-piston engines
JPS5838610B2 (en) internal combustion engine
JP2018040253A (en) Internal combustion engine
JPS5845572B2 (en) Combustion chamber of internal combustion engine
JPS5857613B2 (en) internal combustion engine
JP4438726B2 (en) Combustion chamber structure of spark ignition engine
JP6489157B2 (en) Engine combustion chamber structure
JP6620784B2 (en) Engine combustion chamber structure
JP6060126B2 (en) Internal combustion engine
JP6565968B2 (en) engine
JP6620785B2 (en) engine
JP5909307B1 (en) Engine with improved knock resistance
JP2022083621A (en) Combustion chamber structure for engine
JPS603313Y2 (en) internal combustion engine
JP2022083620A (en) Combustion chamber structure
JP2510848B2 (en) Liquid fuel engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190828

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190903

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200303